JP2010148870A - Biocompatible ceramic-polymer hybrid - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a biocompatible material containing a biodegradable polymer included in the pores in a hydroxyapatite ceramic structure. <P>SOLUTION: The biodegradable polymer can be a poly L-lactic acid polymer. A method for preparing the biocompatible material includes: preparing a porous hydroxyapatite ceramic containing pores having an average pore diameter of 10 mm or larger; and forming a biodegradable polymer in the pores of the porous hydroxyapatite ceramic. The porous hydroxyapatite ceramic may be prepared by: preparing a slurry comprising hydroxyapatite fibers and heat-degradable particles in a selected solvent; filtering the slurry to obtain a paste and preparing a molded body obtained by compacting a body molded by using the paste; and heating the molded body to produce a porous hydroxyapatite ceramic structure. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

関連出願に関する相互参照
本発明は、35 U.S.C. § 119に基づき2008年12月16日に出願された米国仮出願第61/138,016号の優先権を主張する。前記の仮出願の内容は、すべて引用により援用されている。
CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS This invention claims priority from US Provisional Application No. 61 / 138,016, filed December 16, 2008, under 35 USC §119. The contents of the provisional application are all incorporated by reference.

本発明の技術分野
本発明は、骨の修復又は置換のための複合材料に関するものであり、さらに詳細にはハイドロキシアパタイト及び生体適合性ポリマーを含むハイブリッド材料に関するものである。
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to composite materials for bone repair or replacement, and more particularly to hybrid materials comprising hydroxyapatite and a biocompatible polymer.

本発明の背景
例えば骨折のような多くの疾患では、硬い組織(例えば骨)に対する損傷が含まれる。前記の状態では、前記の硬い組織の損傷を修復するために使用され得る材料が必要である。平均寿命の増加に伴い、前記の材料のニーズは実質的に増加すると期待されている。
Background of the Invention Many diseases, such as fractures, include damage to hard tissue (eg, bone). Such conditions require materials that can be used to repair the hard tissue damage. As the average lifespan increases, the material needs are expected to increase substantially.

前記の修復に使用される前記の材料は、しばしば損傷を受けた硬い組織の機能を置換するために十分な機械的な強度を具備することが必要とされる。これらの材料は、前記の硬い組織自身が修復するまでの一時的に使用されるか、または永久的な置換として使用される。前記の硬い組織の修復に使用される様々な材料としてはセラミックス材料が挙げられる。   The material used for the repair is often required to have sufficient mechanical strength to replace the function of damaged hard tissue. These materials are used temporarily until the hard tissue itself is repaired or used as a permanent replacement. Various materials used for repairing the hard tissue include ceramic materials.

最近になり、前記の目的に三つのタイプのセラミックスが臨床的に使用されている。生体活性なセラミックスは、宿主の骨に直接結合する材料である。前記の材料の例としては、ハイドロキシアパタイト(Ca10(PO4)6(OH)2;
HAp)が挙げられる。第二のタイプは生物分解性セラミックスである。これらの材料は、徐々に体に吸収されることができる。前記の生分解性材料としては、例えばリン酸三カルシウム(Ca3(PO4)2;略称はTCPである。)が挙げられる。第三のタイプのバイオセラミックスは、生体不活性なセラミックスである。これらの材料は生体内で安定であり、高い機械的な強度を有している。生物学的に不活性なセラミックスの例としては、アルミナ(a-Al2O3)及び正方晶系ジルコニウム(t-ZrO2)が挙げられる。
Recently, three types of ceramics have been used clinically for this purpose. Bioactive ceramics are materials that bond directly to the host bone. Examples of such materials include hydroxyapatite (Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ;
HAp). The second type is biodegradable ceramics. These materials can be gradually absorbed by the body. Examples of the biodegradable material include tricalcium phosphate (Ca 3 (PO 4 ) 2 ; abbreviation is TCP). The third type of bioceramics is a bioinert ceramic. These materials are stable in vivo and have high mechanical strength. Examples of biologically inert ceramics include alumina (a-Al 2 O 3 ) and tetragonal zirconium (t-ZrO 2 ).

ハイドロキシアパタイトは、ヒトの体内の歯及び骨に存在する天然の構成成分である。
それゆえ、ハイドロキシアパタイト(HAp)は優れた生体適合性を有することから、硬組織の置換又は修復のための好適な材料の候補である。確かに、それは損傷を受けた骨を置換する充填材として、又はインプラント上における骨の成長を促すコーティング材として通常使用される。例えば、股関節や歯科インプラントといった医療用インプラントのいくつかは、ハイドロキシアパタイトによりコーティングされ、これらのインプラント上の骨形成を促進することが確認されている。
Hydroxyapatite is a natural component present in teeth and bones in the human body.
Therefore, hydroxyapatite (HAp) is a suitable material candidate for hard tissue replacement or repair because of its excellent biocompatibility. Indeed, it is usually used as a filler to replace damaged bone or as a coating that promotes bone growth on the implant. For example, some medical implants such as hip joints and dental implants have been found to be coated with hydroxyapatite to promote bone formation on these implants.

ハイドロキシアパタイトのこれらの好ましい特性から、医療用途にこの材料を開発又は改良が非常に注目されている。これらの骨への結合及びその他の性質を改善するためにハイドロキシアパタイト及び他のインプラントをモデファイする様々な方法が開示されている。例えば、骨形成タンパク質によりこの材料をコーティングするという方法は、細胞の付着を改善し、そして続いて起こる組織への結合を改善することができることが示された。Zeng, H., et al., Biomaterials 20 (1999): 377 384を参照されたい。もう一つの通常使用されるモディフィケーションは、窒化物形成である。窒化物形成により、ハイドロキシアパタイトの硬さが改善され、そして生物学的な環境に対するハイドロキシアパタイトの化学的な安定性が改善される。Habelitz, S., et al., J. European Ceramic Society 19
(1999): 2685 2694, and Torrisi, L., Metallurgical
Science and Technology 17(1) (1999): 27 32を参照されたい。
Zeng, H., et al., Biomaterials 20 (1999): 377 384 Habelitz, S., et al., J. European Ceramic Society 19(1999): 2685 2694, and Torrisi, L., MetallurgicalScience and Technology 17(1) (1999): 27 32
Due to these favorable properties of hydroxyapatite, the development or improvement of this material for medical applications has received much attention. Various methods have been disclosed for modifying hydroxyapatite and other implants to improve their bone attachment and other properties. For example, it has been shown that the method of coating this material with bone morphogenetic proteins can improve cell attachment and subsequent binding to tissue. See Zeng, H., et al., Biomaterials 20 (1999): 377 384. Another commonly used modification is nitridation. Nitride formation improves the hardness of the hydroxyapatite and improves the chemical stability of the hydroxyapatite to the biological environment. Habelitz, S., et al., J. European Ceramic Society 19
(1999): 2685 2694, and Torrisi, L., Metallurgical
See Science and Technology 17 (1) (1999): 27 32.
Zeng, H., et al., Biomaterials 20 (1999): 377 384 Habelitz, S., et al., J. European Ceramic Society 19 (1999): 2685 2694, and Torrisi, L., MetallurgicalScience and Technology 17 (1) (1999): 27 32

より最近になり、Risbudらに対して発行された米国特許第7,211,271号によれば、前記の材料上に組織の成長を促進するハイドロキシアパタイトを製造するために、これらの二つの方法(すなわち、窒化物形成、及び骨の骨形成タンパク質若しくはそのアナログ、又は前記のプロテイン若しくそのアナログをコードするDNAによるコーティング)が組み合わせられている。   More recently, according to U.S. Pat.No. 7,211,271 issued to Risbud et al., These two methods (i.e., nitriding) are used to produce hydroxyapatite that promotes tissue growth on the material. And the formation of bone and bone morphogenetic proteins or analogues thereof, or coating with DNA encoding the aforementioned proteins or analogues thereof).

ハイドロキシアパタイト材料及びモデファイされたハイドロキシアパタイト材料は優れた生体適合性を有し、そして有益な組織/骨形成の促進効果を有しているが、その機械特性、特に靭性値及びヤング率は、皮質骨のそれらの値とはかなり異なっている。その結果として、骨の修復又は置換にハイドロキシアパタイトを使用すると、これらの人工的な材料と生体骨との連結部分の周りに望ましくない応力が発生する。前記の望ましくない応力により、最終的には連結が破壊される。それゆえ、ハイドロキシアパタイトの利点に加え、生体骨の機械特性により類似した新たな材料が求められている。   Hydroxyapatite materials and modified hydroxyapatite materials have excellent biocompatibility and have beneficial tissue / bone formation promoting effects, but their mechanical properties, especially toughness value and Young's modulus, They are quite different from those of bones. As a result, the use of hydroxyapatite for bone repair or replacement creates undesirable stresses around the joint between these artificial materials and living bone. The undesired stress will eventually break the connection. Therefore, in addition to the advantages of hydroxyapatite, there is a need for new materials that are more similar to the mechanical properties of living bones.

発明の概要
本発明の一つの態様は、ハイドロキシアパタイト
セラミックスハイブリッド材料に関するものである。本発明の一つの態様に従うハイドロキシアパタイト セラミックスハイブリッド材料は、気孔を有するハイドロキシアパタイトセラミックス構造を含み、ハイドロキシアパタイトセラミックス構造の気孔の中に含まれた生分解性ポリマーを含む。前記の気孔は、前記のハイドロキシアパタイトセラミックス構造の体積の40-70%を占める。本発明の一つの態様では、前記の生分解性ポリマーは、リパーゼを触媒とする酵素重合反応により形成されるポリL-乳酸ポリマーである。
SUMMARY OF THE INVENTION One aspect of the present invention relates to a hydroxyapatite ceramic hybrid material. The hydroxyapatite ceramic hybrid material according to one embodiment of the present invention includes a hydroxyapatite ceramic structure having pores, and includes a biodegradable polymer contained in the pores of the hydroxyapatite ceramic structure. The pores occupy 40-70% of the volume of the hydroxyapatite ceramic structure. In one embodiment of the present invention, the biodegradable polymer is a poly L-lactic acid polymer formed by an enzymatic polymerization reaction using a lipase as a catalyst.

本発明のもう一つの態様は、ハイドロキシアパタイトセラミックス材料を調製する方法に関するものである。本発明の態様に係る方法は、10 mm以上の平均気孔直径を有する気孔を含む、多孔性のハイドロキシアパタイトセラミックスを調製するステップ及び前記の多孔性のハイドロキシアパタイトセラミックスの気孔の中に生物分解性ポリマーを形成するステップを含む。前記の多孔性のハイドロキシアパタイトセラミックスは、選択された溶媒にハイドロキシアパタイトファイバー及び熱分解性粒子を懸濁させたスラリーを調製するステップ、前記のスラリーをペースト状にするために濾過するステップ、前記のペーストを使用して塊に成形するステップ、生成形体を調製するために前記の成形された塊を圧縮するステップ、及び多孔性のハイドロキシアパタイトセラミックス構造を調製するために少なくとも1000℃で前記の生成形体を加熱するステップにより調製される。   Another aspect of the invention relates to a method for preparing a hydroxyapatite ceramic material. A method according to an embodiment of the present invention includes a step of preparing a porous hydroxyapatite ceramic including pores having an average pore diameter of 10 mm or more, and a biodegradable polymer in the pores of the porous hydroxyapatite ceramic. Forming a step. The porous hydroxyapatite ceramic comprises preparing a slurry in which hydroxyapatite fibers and thermally decomposable particles are suspended in a selected solvent, filtering the slurry to form a paste, Forming into a mass using a paste, compressing the shaped mass to prepare a generated shape, and said generated shape at at least 1000 ° C. to prepare a porous hydroxyapatite ceramic structure Is prepared by the step of heating.

本発明の他の態様及び利点は、次の記載及び添付された特許請求の範囲から明らかになるであろう。   Other aspects and advantages of the invention will be apparent from the following description and the appended claims.

図1は、骨の陥没を図解する脊椎における従来のハイドロキシアパタイトインプラントを示す。FIG. 1 shows a conventional hydroxyapatite implant in the spine illustrating bone depression. 図2は、多孔性のハイドロキシアパタイトセラミックスを本発明の一つの態様に従って調製するための方法を図解するフローチャートを示す。FIG. 2 shows a flow chart illustrating a method for preparing porous hydroxyapatite ceramics according to one embodiment of the present invention. 図3Aは、カーボンビーズの包含物を使用することなく調製された多孔性のHApセラミックスを示す。FIG. 3A shows a porous HAp ceramic prepared without using carbon bead inclusions. 図3Bは、150 mmの直径を有するカーボンビーズの包含物を使用して本発明の一つの態様に従って調製された多孔性のHApセラミックスを示す。FIG. 3B shows a porous HAp ceramic prepared according to one embodiment of the present invention using inclusions of carbon beads having a diameter of 150 mm. 図4a-4dは、異なる直径の様々なカーボンビーズを使用して調製されたHApセラミックスの気孔のサイズの分布を示す。Figures 4a-4d show the pore size distribution of HAp ceramics prepared using various carbon beads of different diameters. 図5は、多孔性のHApセラミックスの気孔の中にポリマーを本発明の一つの態様に従って形成する方法を図解するフローチャートを示す。FIG. 5 shows a flow chart illustrating a method of forming a polymer in the pores of a porous HAp ceramic according to one embodiment of the present invention. 図6は、本発明の一つの態様に従うHAp及びPLLAハイブリッド材料の微細構造を示す。FIG. 6 shows the microstructure of the HAp and PLLA hybrid material according to one embodiment of the present invention. 図7は、本発明の一つの態様に従う、様々なHAp及びPLLAハイブリッド材料の気孔率を示す。FIG. 7 shows the porosity of various HAp and PLLA hybrid materials according to one embodiment of the present invention. 図8は、本発明の様々なHAp-PLLAハイブリッド材料の曲げ強さ及びヤング率を示す。FIG. 8 shows the bending strength and Young's modulus of various HAp-PLLA hybrid materials of the present invention. 図9は、本発明の一つの態様に従う、前記のHAp-PLLAハイブリッド材料上で7日間培養された細胞の形態を示す。なお、ポジティブコントロールとして高密度のHApセラミクスを使用し、そしてコントロールとして細胞培養プレート用のポリスチレンを使用した。FIG. 9 shows the morphology of cells cultured for 7 days on the HAp-PLLA hybrid material described above, according to one embodiment of the present invention. In addition, high-density HAp ceramics was used as a positive control, and polystyrene for cell culture plates was used as a control. 図10(A)-10(D)は、Apaceram(登録商標)と称される多孔性のセラミックス(図10(A)及び図10(C))及び本発明の二極化した多孔質構造を持つHApセラミックス(図10(B)及び図10(D))をウサギの頸骨に4週間(図10(A)及び図10(B))及び24週間(図10(B)及び図10(D))インプラントした場合における骨細胞の成長を示す。10 (A) -10 (D) shows a porous ceramic structure (FIGS. 10 (A) and 10 (C)) called Apaceram (registered trademark) and the bipolar porous structure of the present invention. HAp ceramics (Fig. 10 (B) and Fig. 10 (D)) on rabbit tibia for 4 weeks (Fig. 10 (A) and Fig. 10 (B)) and 24 weeks (Fig. 10 (B) and Fig. 10 (D) )) Bone cell growth when implanted.

本発明の態様は、生物活性を有するHApに基づくバイオセラミックス材料に関するものである。本発明の態様に従う生物活性を有するハイドロキシアパタイト材料は、骨の機械特性と類似した幾らかの機械特性を有する。本発明のいくらかの態様は、HAp及びポリ-L-乳酸(PLLA)ハイブリッド材料に関するものである。これらのHAp-PLLAハイブリッド材料の機械的強度及びヤング率は、HApよりも生体骨のそれらに近い。さらに、PLLAは生分解性であり、そして体に吸収されることができるため、新しい骨の成長のためのスペースを形成することができる。
本発明のいくらかの態様は、これらのハイブリッド材料を調製及び使用する方法に関するものである。
Aspects of the invention relate to bioceramic materials based on HAp having biological activity. Bioactive hydroxyapatite materials according to embodiments of the present invention have some mechanical properties similar to those of bone. Some embodiments of the invention relate to HAp and poly-L-lactic acid (PLLA) hybrid materials. The mechanical strength and Young's modulus of these HAp-PLLA hybrid materials are closer to those of living bone than HAp. In addition, PLLA is biodegradable and can be absorbed by the body, creating a space for new bone growth.
Some aspects of the invention relate to methods of preparing and using these hybrid materials.

上記で説明したように、ハイドロキシアパタイト(HAp)の機械的な強度及び物理的な性状は、生体骨のそれらとは非常に異なっている。下記の表1に示したように、生体骨よりも大きなヤング率を有するが、生体骨よりも低い破壊靭性値を有する。それゆえ、ハイドロキシアパタイトは、生体骨によりも脆性破壊を起こしやすい。

Figure 2010148870
As explained above, the mechanical strength and physical properties of hydroxyapatite (HAp) are very different from those of living bone. As shown in Table 1 below, it has a Young's modulus greater than that of living bone, but has a fracture toughness value lower than that of living bone. Therefore, hydroxyapatite is more susceptible to brittle fracture than living bone.
Figure 2010148870

ハイドロキシアパタイトは柔軟性に乏しく、より容易に割れやすいので、HApを骨の置換又は修復に使用した場合には、その骨-HApの接合面において異常な応力が発生する。前記の応力は時間の経過とともに悪化する接合面を発生させるか、又は前記の応力は、応力を発生する接合面の周辺において骨の喪失を招く生物学的な応答(例えば、骨のリモデリングのアンバランスによる骨吸収の促進)の引き金にさえなる。結果として、前記の骨の置換は、時間の経過とともに適切に機能しなくなる。たとえば、図1は、ハイドロキシアパタイト片を脊柱にスペーサーとして使用した例を示す。時間の経過とともに、前記の骨及びHApの接合が悪化し、骨の陥没が発生する。   Hydroxyapatite is less flexible and more easily broken, so when HAp is used for bone replacement or repair, abnormal stress is generated at the bone-HAp interface. The stress generates a joint surface that deteriorates over time, or the stress is a biological response that results in bone loss around the stress-generating joint surface (e.g., bone remodeling). It can even trigger the promotion of bone resorption by imbalance. As a result, the bone replacement does not function properly over time. For example, FIG. 1 shows an example in which a hydroxyapatite piece is used as a spacer in the spinal column. With the passage of time, the bone and HAp joints deteriorate and bone depression occurs.

上記の問題を克服するために、生体骨のそれと類似した性状を有するHApセラミック材料を開発することが望ましい。この点では、本発明の発明者は、多孔性HApの性状を前記のHAp構造の気孔に他の材料を含ませることにより変えることができることをすでに報告した。例えば、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)を多孔性HApに導入した場合、前記のハイブリッドでは、ヤング率が~63GPaであり、破壊靭性値が~2 MPa・m-1であり、曲げ強さが~65MPaであることを報告した。Aizawa
et al., Bioceramics, vol. 12, p. 453 (1999); and Aizawa et al., Key Engineer. Mater, vol. 218-220, p.465-468 (2002)を参照されたい。PMMAは相対的にin vivoでよい耐性を示したが、PMMAは生分解性ではないので、HApセラミックスの気孔が永久的に塞がれたままである。
In order to overcome the above problems, it is desirable to develop HAp ceramic materials having properties similar to those of living bone. In this regard, the inventors of the present invention have already reported that the properties of porous HAp can be changed by including other materials in the pores of the HAp structure. For example, when polymethyl methacrylate (PMMA) is introduced into porous HAp, the above hybrid has a Young's modulus of ~ 63 GPa, a fracture toughness value of ~ 2 MPa · m -1 , and a bending strength of ~ Reported to be 65 MPa. Aizawa
et al., Bioceramics, vol. 12, p. 453 (1999); and Aizawa et al., Key Engineer. Mater, vol. 218-220, p.465-468 (2002). PMMA showed relatively good resistance in vivo, but because PMMA is not biodegradable, the pores of HAp ceramics remain permanently blocked.

本発明のいくらかの態様は、生分解性ポリマーを含む多孔性HApセラミックスに関するものである。前記のハイブリッド材料は、生体骨と類似の、望ましい機械特性を有する。加えて、前記の生分解性ポリマーは分解され、そして吸収されるため、新たな骨の成長の空間を作ることができる。   Some embodiments of the present invention relate to porous HAp ceramics comprising a biodegradable polymer. Such hybrid materials have desirable mechanical properties similar to living bone. In addition, the biodegradable polymer is degraded and absorbed, creating a new bone growth space.

図2は、HAp及び生分解性材料からなるハイブリッドを調製するための本発明の方法を図解するフローチャートを示す。この例において、前記の生分解性材料は、ポリ-L-乳酸(PLLA)である。しかしながら、他の適切な生分解性材料を代わりに使用することができることを当業者ならば認識するであろう。   FIG. 2 shows a flow chart illustrating the method of the present invention for preparing a hybrid consisting of HAp and a biodegradable material. In this example, the biodegradable material is poly-L-lactic acid (PLLA). However, one skilled in the art will recognize that other suitable biodegradable materials can be used instead.

図2に示すように、HApファイバー及びカーボンビーズを含むスラリーを調製する(ステップ21)。前記のHApファイバーをKawata et al., “Development
of porous ceramics with well-controlled porosities and pore sizes from apatite
fibers and their evaluations,” Journal of Materials Sciences: Materials in
medicine, Vol. 15, pp. 817-823 (2004) の開示に従うことにより調製することができる。この論文は、以下の本明細書の記載では「Kawata論文」と言及されている。
As shown in FIG. 2, a slurry containing HAp fibers and carbon beads is prepared (step 21). The above-mentioned HAp fiber was developed by Kawata et al., “Development
of porous ceramics with well-controlled porosities and pore sizes from apatite
fibers and their evaluations, ”Journal of Materials Sciences: Materials in
It can be prepared by following the disclosure of medicine, Vol. 15, pp. 817-823 (2004). This paper is referred to as “Kawata paper” in the following description of this specification.

例えば、HApファイバーを、Ca(NO3)2 (0.167 mol・dm-3), (NH4)2HPO4
(0.1 mol・dm-3), (NH2)2CO (0.5
mol・dm-3),及びHNO3 (0.1 mol・dm-3)を含む水性溶液における沈殿により調製することができる。この溶液にはCa/Pが1.67の割合で含まれる。この溶液を80°Cで24時間加熱し、ついで90°Cで72時間加熱することにより、約60-100 mmの長軸径をもつアパタイトファイバーを調製する。これらのファイバーを、例えば濾過により集める。懸濁液を調製するために、前記のアパタイトファイバーを適当な濃度(例えば、約1重量%)で水に懸濁する。
For example, if HAp fiber is Ca (NO 3 ) 2 (0.167 mol · dm -3 ), (NH 4 ) 2 HPO 4
(0.1 mol ・ dm -3 ), (NH 2 ) 2 CO (0.5
mol · dm −3 ), and HNO 3 (0.1 mol · dm −3 ). This solution contains Ca / P at a rate of 1.67. This solution is heated at 80 ° C. for 24 hours, and then heated at 90 ° C. for 72 hours to prepare an apatite fiber having a major axis diameter of about 60-100 mm. These fibers are collected, for example, by filtration. To prepare the suspension, the apatite fiber is suspended in water at an appropriate concentration (eg, about 1% by weight).

前記のスラリー中の前記のカーボンビーズは、あらゆる熱分解性粒子で置換されている。前記の熱分解性材料(例えば、カーボンビーズ又はプラスチックビーズ)は前記のファイバーの間に空間を作り出すであろう。熱処理後、これらの材料は、セラミックスの内部で消失及び気孔の背後に移るであろう。記載を明確にするために、前記の分解性材料の例としてカーボンビーズの使用について以下に説明するであろう。しかしながら、当業者ならば、前記のセラミックスの内部で気孔から消失することができる、他の同様な分解性材料(例えば、プラスチックビーズ等)もまた使用することを理解しているであろう。カーボンビーズは市販されている。たとえば、Nikabeads(登録商標)は、様々な直径(5、20又は150 mm)でNippon Carbon Co., Ltd.(Yokohama, Japan)から入手できる。   The carbon beads in the slurry are replaced with any thermally decomposable particles. The thermally decomposable material (eg, carbon beads or plastic beads) will create a space between the fibers. After heat treatment, these materials will disappear inside the ceramic and move behind the pores. For clarity of description, the use of carbon beads as an example of the degradable material will be described below. However, those skilled in the art will understand that other similar degradable materials (eg, plastic beads, etc.) that can disappear from the pores within the ceramics may also be used. Carbon beads are commercially available. For example, Nikabeads® are available from Nippon Carbon Co., Ltd. (Yokohama, Japan) in various diameters (5, 20 or 150 mm).

Kawata論文の示されているように、前記のカーボンビーズのサイズは、最終的に前記のセラミックスの気孔のサイズに影響する。本発明の態様についての使用では、平均直径が約10-500mmであり、好ましくは約100-200mmであり、最も好ましくは約150mmである、カーボンビーズ(又は熱分解性材料ビーズ)を使用することができる。   As shown in the Kawata paper, the size of the carbon beads ultimately affects the size of the ceramic pores. For use with embodiments of the present invention, use carbon beads (or thermally decomposable material beads) having an average diameter of about 10-500 mm, preferably about 100-200 mm, and most preferably about 150 mm. Can do.

さらに、前記のHApファイバーの量あたりの前記のカーボンビーズの量は、最終的に前記のセラミックスの全気孔率に影響する。本発明の態様によれば、HApに対するカーボンビーズの使用割合は、1/10〜50/10(w/w)、好ましくは2/10〜10/10、最も好ましくは約5/10である。   Furthermore, the amount of the carbon beads per amount of the HAp fibers ultimately affects the total porosity of the ceramic. According to embodiments of the present invention, the ratio of carbon beads to HAp used is 1/10 to 50/10 (w / w), preferably 2/10 to 10/10, and most preferably about 5/10.

前記のカーボンビーズ及び前記のHApファイバーの密度が異なり、前記のスラリーでは分離してしまうので、これらの二つの成分を均一に分散させるもう一つの成分を添加することが望ましい。例えば、適当な濃度(例えば、前記のアパタイトファイバーの量の1/10)の寒天が使用される。寒天を使用することにより、前記のファイバー及びカーボンビーズはよく分散され、最終的に三次元セラミックス構造において前記の気孔の分布を均一(無作為)にする。寒天(又は同様な懸濁助剤)を使用しないと、前記のファイバーは、凝縮してシート(二次元)構造になる傾向がある。寒天を含む前記のスラリーを加温して幾分か高い温度(例えば、水浴)にし、前記の寒天を溶かす。当業者ならば、過度に実験をすることなく、寒天の量を最適化する方法及び使用する温度を理解しているであろう。さらに、寒天以外の材料が前記のHApファイバーと前記のカーボンビーズの均一な分散を助長し、そして高温で分解されるならば、前記の寒天以外の材料もまた使用されてもよい。   Since the carbon beads and the HAp fiber have different densities and are separated in the slurry, it is desirable to add another component that uniformly disperses these two components. For example, agar with an appropriate concentration (for example, 1/10 of the amount of the apatite fiber) is used. By using agar, the fibers and carbon beads are well dispersed and finally the pore distribution in the three-dimensional ceramic structure is uniform (random). Without the use of agar (or similar suspension aids), the fibers tend to condense into sheet (two-dimensional) structures. The slurry containing agar is warmed to a somewhat higher temperature (eg, a water bath) to dissolve the agar. Those skilled in the art will understand how to optimize the amount of agar and the temperatures used without undue experimentation. In addition, materials other than agar may also be used if materials other than agar facilitate uniform distribution of the HAp fibers and the carbon beads and are degraded at high temperatures.

前記のスラリー(前記のアパタイトスラリー又はアパタイト−寒天スラリーの何れか)に、前記の水溶液の表面張力を変化させて、前記の粒子の分散を助長するために溶媒(例えばエタノールのようなアルコール)を任意に添加してもよい。前記の溶媒の量は、前記の望ましい効果に依存するであろう。例えば、エタノールを使用した場合、エタノールは、前記の全量(水とエタノールを合わせた液量)に対して約10-50%(v/v)、好ましくは約30%v/v使用されてもよい。   A solvent (for example, an alcohol such as ethanol) is added to the slurry (either the apatite slurry or the apatite-agar slurry) in order to promote the dispersion of the particles by changing the surface tension of the aqueous solution. You may add arbitrarily. The amount of the solvent will depend on the desired effect. For example, when ethanol is used, ethanol may be used in an amount of about 10-50% (v / v), preferably about 30% v / v, with respect to the total amount (water and ethanol combined). Good.

前記のスラリーは、目的とするセラミックスを調製するために焼結される(高温での加熱)、生成形体を調製するために使用される。例えば、生成形体の前駆体を調製するために、前記のスラリーを目的とする形状の型に注ぎ込む。前記の型は、多孔質で溶媒が浸透できる底面を有するので、前記の溶媒(水及びエタノール)を、必要ならば吸引濾過により除去することができる。前記に加えて、上記で言及したように、HApファイバー及びカーボンビーズを含む、前記の混合されたスラリーを、前記のスラリーに望ましい量の寒天を添加することにより均一にすることができる。前記のスラリーにおいて寒天は、三次元のセラミックス構造において均一に分布した(無作為)気孔を作り出すことができるのを助長する。   The slurry is used to prepare the resulting shape that is sintered (heated at high temperature) to prepare the desired ceramic. For example, the slurry is poured into a mold of the desired shape in order to prepare a precursor of the generated form. Since the mold is porous and has a bottom surface through which the solvent can penetrate, the solvent (water and ethanol) can be removed by suction filtration if necessary. In addition to the above, as mentioned above, the mixed slurry containing HAp fibers and carbon beads can be made uniform by adding the desired amount of agar to the slurry. In the slurry, agar helps to create uniformly distributed (random) pores in a three-dimensional ceramic structure.

前記の生成形体の前駆体を乾燥する。ついで、さらに、生成形体を調製するために、それに例えば約10-50 MPa、好ましくは約20-40 MPa、より好ましくは約30 MPaの選定された圧力を掛けてさらに圧縮する(ステップ23)。前記の圧縮するステップは、前記の最終製品であるセラミックスにおける前記の気孔サイズに影響し、そして前記の最終製品であるセラミックスの機械的強度にも影響する。   The precursor of the product form is dried. It is then further compressed by applying a selected pressure of, for example, about 10-50 MPa, preferably about 20-40 MPa, more preferably about 30 MPa to prepare the resulting form (step 23). The compressing step affects the pore size in the final product ceramic and also affects the mechanical strength of the final ceramic product.

ついで得られた生成形体を焼結して(例えば、高温化における加熱)、前記のセラミックスを調製する(ステップ24)。前記の焼結(加熱)ステップは従来の手順に従って行ってもよい。前記の加熱ステップは、約1000-1500°C、好ましくは約1200-1300°Cで行ってもよい。前記の焼結ステップは、電気炉で行ってもよい。さらに、本発明の態様に従うと、前記のハイドロキシアパタイトからの水酸基の消失を防止するために、前記の加熱ステップは、蒸気の雰囲気下で行ってもよい。前記の焼結(加熱)ステップに必要とされる時間は、前記の生成形体のサイズ、使用される温度及び他の条件に依存するであろう。典型的には、前記の硬化するステップは、数時間、例えば1-10時間、好ましくは約3-5時間を掛かってもよい。   Next, the obtained shaped body is sintered (for example, heating at a high temperature) to prepare the ceramic (step 24). The sintering (heating) step may be performed according to conventional procedures. The heating step may be performed at about 1000-1500 ° C, preferably about 1200-1300 ° C. The sintering step may be performed in an electric furnace. Furthermore, according to an aspect of the present invention, the heating step may be performed in a steam atmosphere in order to prevent the disappearance of hydroxyl groups from the hydroxyapatite. The time required for the sintering (heating) step will depend on the size of the generated features, the temperature used and other conditions. Typically, the curing step may take several hours, for example 1-10 hours, preferably about 3-5 hours.

前記の加熱(高温による硬化)ステップでは、前記のHApファイバーが焼結により結合してセラミックスとなり、同時に前記のカーボンビーズが蒸発する。結果として、前記の最終的なHAp構造は、前記のファイバーの間の隙間により形成された小さな気孔(カーボンビーズが前記の生成形体に取り込まれていなかった。)とともに、相対的に大きな気孔(前記のカーボンビーズが存在した。)を有する。それゆえに、これらの手順により二つの形式の気孔(すなわち、大きな気孔及び小さな気孔)が分布するHAp構造が調製される。   In the heating (curing at high temperature) step, the HAp fibers are bonded by sintering to become ceramics, and at the same time, the carbon beads are evaporated. As a result, the final HAp structure has relatively large pores (as described above) along with small pores formed by gaps between the fibers (carbon beads have not been incorporated into the generated features). Carbon beads were present). Therefore, these procedures prepare HAp structures in which two types of pores (ie, large and small pores) are distributed.

例えば、約150 mmの直径を有するカーボンビーズを使用した場合には、前記のHApセラミックスには約100 mm又はそれより大きい気孔が検出される。これらの気孔に加えて、生じたHApセラミックスはまた、前記のカーボンビーズを含まない前記のHApファイバーの間の隙間から生じる約1-5mmの直径のより小さい気孔を含む。すなわち、これらの多孔性HApセラミックスは、約数マイクロメーターの大きさの小さな気孔の一つのグループ、及び100μmよりも大きいサイズの気孔のもう一つのグループである二つの異なるサイズの分布を有する気孔を実際に有する。これは、二極化した多孔質構造をもつHApセラミックスと称される。   For example, when carbon beads having a diameter of about 150 mm are used, pores of about 100 mm or larger are detected in the HAp ceramic. In addition to these pores, the resulting HAp ceramics also contain smaller pores with a diameter of about 1-5 mm resulting from gaps between the HAp fibers that do not contain the carbon beads. That is, these porous HAp ceramics have pores with two different size distributions, one group of small pores about a few micrometers in size and another group of pores of a size larger than 100 μm. Actually have. This is called HAp ceramics with a bipolar porous structure.

図3の左側のパネル(A)に示したように、HApセラミックスは、カーボンビーズを添加することなくして調製された。結果として、前記の気孔は、数mm(例えば、1-5 mm)の範囲の小さいサイズである。図3右側のパネル(B)に示したように、カーボンビーズ(150 mmの直径)を添加して調製された前記のHApセラミックスは、前記の小さな気孔(1-5 mm)に加えて、より大きな気孔(100 mm又はそれより大きい気孔まで)を有する。これらの気孔は、図3ではそれぞれマクロ気孔及びミクロ気孔と言及されている。   As shown in the left panel (A) of FIG. 3, HAp ceramics were prepared without the addition of carbon beads. As a result, the pores are small in size in the range of a few mm (eg 1-5 mm). As shown in the right panel of Fig. 3 (B), the HAp ceramic prepared by adding carbon beads (diameter of 150 mm) is more in addition to the small pores (1-5 mm). Has large pores (up to 100 mm or larger pores). These pores are referred to as macropores and micropores, respectively, in FIG.

Kawata論文に特に言及されているように、前記のセラミックス調製物の全気孔率は、カーボンビーズサイズ及びHApの量に対するカーボンビーズ量の割合を変えることにより制御することができる。前記のカーボンビーズサイズ及びその使用量に加えて、生成形体の調製に使用される圧縮する圧力及び前記のセラミックスの調製の際に使用される焼結する温度も、最終製品の全気孔率に影響する。これらの要因の内で、前記のカーボンビーズ直径が最終的な気孔サイズに最も大きく影響する。これに対して、前記の圧縮する圧力及び前記の焼結する温度は、前記のセラミックスの最終的な気孔に比較的少ない影響を有する。   As specifically mentioned in the Kawata article, the total porosity of the ceramic preparation can be controlled by varying the carbon bead size and the ratio of the amount of carbon beads to the amount of HAp. In addition to the carbon bead size and the amount used, the compacting pressure used in the preparation of the resulting shape and the sintering temperature used in the preparation of the ceramics also affect the total porosity of the final product. To do. Of these factors, the carbon bead diameter has the greatest influence on the final pore size. In contrast, the compression pressure and the sintering temperature have a relatively small effect on the final pores of the ceramic.

本発明の態様に従うと、前記のHApセラミックスは、約30-80%の全気孔性、好ましくは40-70%の全気孔性を有する。カーボンビーズを使用することにより、これらのセラミックスは、相互接続された大きな気孔を有する。これらの相互接続された気孔は、前記の生物分解性ポリマーを包含することには望ましく、生体内で使用された場合には骨の新たな成長にも望ましい。   According to an embodiment of the invention, the HAp ceramic has a total porosity of about 30-80%, preferably 40-70%. By using carbon beads, these ceramics have large interconnected pores. These interconnected pores are desirable to include the biodegradable polymers described above, and are also desirable for new bone growth when used in vivo.

気孔量のパーセンテージは、前記のセラミックスの物理的な強度及び機械特性に影響するであろう。それゆえ、より強く又はより硬いセラミックスが望まれるならば、より少量のカーボンビーズが使用される。他方、より柔軟なセラミックス又は大きな全気孔体積を有するセラミックスが望まれるならば、より多量のカーボンビーズが使用される。   The percentage of porosity will affect the physical strength and mechanical properties of the ceramic. Therefore, lesser carbon beads are used if stronger or harder ceramics are desired. On the other hand, if a more flexible ceramic or a ceramic with a large total pore volume is desired, a larger amount of carbon beads is used.

図4は、様々なサイズのカーボンビーズにより調製されたHApセラミックスの気孔サイズの分布及び気孔量を示す。図4、パネル(a)に示したように、カーボンビーズが含まれていない場合、調製されたセラミックスは最も小さい気孔(気孔がファイバー間の隙間から生ずるので、気孔の直径の中央値は1.2 mmである。)を有する。カーボンビーズ(5 mm)が含まれている場合、前記の調製されたセラミックスは、二種類のサイズの気孔(パネルb:気孔の直径の中央値は2.5 mmである。)カーボンビーズ(20 mm)が含まれている場合、前記の調製されたセラミックスは、より大きな気孔サイズの気孔(パネルb:気孔の直径の中央値は2.6 mmである。)図4、パネル(d)は、150 mmの直径のカーボンビーズを使用して調製された前記のセラミックスが5.4 mmの中間直径の気孔を有することを示す。しかしながら、これらのセラミックスは、2種類の気孔サイズを有し、その内の一方は10 mm未満の気孔を有し、他方は、明らかに10〜100 mmの間の気孔直径の分布を示す。   FIG. 4 shows the pore size distribution and pore volume of HAp ceramics prepared with various sized carbon beads. As shown in FIG. 4, panel (a), when carbon beads are not included, the prepared ceramics have the smallest pores (the median pore diameter is 1.2 mm because the pores originate from the gaps between the fibers). ). When carbon beads (5 mm) are included, the prepared ceramics will have two sizes of pores (panel b: median pore diameter is 2.5 mm) carbon beads (20 mm) The above prepared ceramics have larger pore size pores (Panel b: Median pore diameter is 2.6 mm.) Figure 4, Panel (d) is 150 mm It shows that the ceramics prepared using diameter carbon beads have medium diameter pores of 5.4 mm. However, these ceramics have two different pore sizes, one of which has a pore of less than 10 mm and the other clearly shows a pore diameter distribution between 10 and 100 mm.

前に特記したように、カーボンビーズ(例えば、直径150 mm)を含ませることにより調製された前記の多孔性HApセラミックスは、〜100 mmオーダーの直径の大きな気孔を有する。前記の大きなサイズの気孔は、前記の多孔性HApセラミックスにおいて多くの連通孔を生ずる。以下に記載した本発明の態様によれば、前記の連通孔が望ましい。なぜならば、前記の連通孔は前記のセラミックスに生分解性ポリマーを含ませるのを促進するからである。さらに、これらの連通孔もまた、前記のデバイスが患者に埋入された後に前記のセラミックスの内部における骨組織の形成を助成する。   As noted previously, the porous HAp ceramic prepared by including carbon beads (eg, 150 mm in diameter) has large pores with a diameter on the order of ~ 100 mm. The large-sized pores generate many communication holes in the porous HAp ceramic. According to the aspect of the present invention described below, the communication hole is desirable. This is because the communication hole promotes the inclusion of a biodegradable polymer in the ceramic. In addition, these communication holes also assist in the formation of bone tissue within the ceramic after the device is implanted in a patient.

前記のセラミックス調製物は、さらに加工されて(例えば、カット又は研磨)最終の望みのセラミックス製品に調製される。前記の更なる加工ステップにより、意図された用途のための形態のセラミックス製品が調製される。   The ceramic preparation is further processed (eg, cut or polished) to prepare the final desired ceramic product. The aforementioned further processing steps prepare a ceramic product in the form for the intended use.

再び図2を参照すると、本発明の態様に従うとHAp多孔性セラミックスは、1つ以上の生分解性材料を前記の気孔(特にこれらの気孔により形成された前記の連通孔)に包含させることによりさらに加工される(ステップ25)。適切な生分解性材料の例としては、エステル又はアミド等が挙げられる。本発明の態様に従うと、前記の生分解性材料は好ましくはエステルである。より好ましくは、前記の前記の生分解性材料は、例えばL-乳酸、グリコール酸、クエン酸のような天然の酸のエステルである。前記の生分解性ポリマーもまた、例えば乳酸及びグリコール酸の混合ポリマーのようなこれらの材料の混合物から調製されてもよい。以下の記載において、前記の生分解性材料の例としてポリ-L-乳酸エステルが使用される。しかしながら、当業者ならば本発明の態様では、本技術分野で知られたあらゆる適切な生分解性材料を使用されることができることを認識するであろう。   Referring again to FIG. 2, according to an embodiment of the present invention, the HAp porous ceramic is made by including one or more biodegradable materials in the pores (especially the communicating holes formed by these pores). Further processing is performed (step 25). Examples of suitable biodegradable materials include esters or amides. According to an embodiment of the invention, the biodegradable material is preferably an ester. More preferably, said biodegradable material is an ester of a natural acid such as L-lactic acid, glycolic acid, citric acid. The biodegradable polymer may also be prepared from a mixture of these materials such as, for example, a mixed polymer of lactic acid and glycolic acid. In the following description, poly-L-lactic acid ester is used as an example of the biodegradable material. However, those skilled in the art will recognize that any suitable biodegradable material known in the art can be used in embodiments of the present invention.

本発明のいくらかの態様に従えば、ポリ乳酸エステルは、前記の乳酸を重合する反応を触媒する酵素により多孔性HApセラミックスの気孔に取り込まれる。リパーゼを含む、あらゆる適切な酵素が、前記の重合反応には使用される。適切なリパーゼとしては、リパーゼCA、リパーゼPS又はあらゆる適切なリパーゼが挙げられる。例えばSigma-Aldrich(St. Louis, MO)より入手できるBurkholderia cepaciaにより産生されるAmano lipase PSのようないくつかのリパーゼが市販されている。   According to some embodiments of the present invention, the polylactic acid ester is incorporated into the pores of the porous HAp ceramic by an enzyme that catalyzes the reaction of polymerizing the lactic acid. Any suitable enzyme, including lipase, can be used for the polymerization reaction. Suitable lipases include lipase CA, lipase PS or any suitable lipase. Several lipases such as Amano lipase PS produced by Burkholderia cepacia available from Sigma-Aldrich (St. Louis, MO) are commercially available.

例えばリパーゼ(例えば、リパーゼS)酵素を使用する前記の乳酸(又はそのダイマーであるラクチド)の重合は、本技術分野では知られている。例えば、H. Uyama,
K. Takeya, S. Kobayashi, Bull. Chem. Soc. Jpn., 68, 56(1995) を参照されたい。本発明の態様に従えば、PLLA形成は、あらゆるプロトコールを使用することができ、及びあらゆる適切な条件下で実施されることができる。例えば、図5は、本発明の一つの態様に従ったHApセラミックスの気孔の内部における乳酸の重合の一つの方法を例示するフローチャートを示す。図5に示されているように、前記のHAp、乳酸(又はラクチド)及びリパーゼを反応容器中で混合する(ステップ51)。
Polymerization of the lactic acid (or its dimer lactide) using, for example, a lipase (eg, lipase S) enzyme is known in the art. For example, H. Uyama,
See K. Takeya, S. Kobayashi, Bull. Chem. Soc. Jpn., 68, 56 (1995). According to embodiments of the present invention, PLLA formation can use any protocol and can be performed under any suitable conditions. For example, FIG. 5 shows a flow chart illustrating one method of polymerization of lactic acid inside the pores of HAp ceramics according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the HAp, lactic acid (or lactide) and lipase are mixed in a reaction vessel (step 51).

前記の基質及び酵素混合物を、前記の選ばれたリパーゼに好適な溶媒(例えば、バッファー)中で混合してもよい。もう一つの方法では、前記の基質(例えば、ラクチド)溶液及び前記の酵素溶液を別々に前記の多孔性HApセラミックスの内部に充満させてもよい。例えば、最初に前記の酵素溶液を前記のHApセラミックスに浸し、ついで前記の酵素が前記のセラミックスの気孔の表面に結合するいくらかの時間が経過後、それを乾燥させる(又は前記の気孔から前記の溶液を除去する。)。ついで、得られたセラミックスを前記の基質(例えばラクチド)含む溶液に浸す。   The substrate and enzyme mixture may be mixed in a solvent (eg, buffer) suitable for the selected lipase. In another method, the porous HAp ceramic may be separately filled with the substrate (eg, lactide) solution and the enzyme solution. For example, first immerse the enzyme solution in the HAp ceramic and then dry it after some time for the enzyme to bind to the surface of the ceramic pores (or from the pores to the Remove the solution.). Next, the obtained ceramic is immersed in a solution containing the substrate (for example, lactide).

凍結融解及び真空化に2回又は3回付すことにより前記の混合物からガスを除去する(ステップ52)。前記のガスを除去するステップは、セラミックスの内部の気孔に捕獲された空気を除去し、そして前記の反応液で置換することを確実にするためである。ついで、前記の反応溶液に不活性ガス、例えば窒素又はアルゴンを吹きかける(ステップ53)。前記の凍結−融解−真空化サイクルの操作を簡単に行うために、前記の溶解(及びそれに続く反応)を、ガスの排出及び前記の不活性ガスの導入を容易におこなえるバルブを備えた排出口が設置された反応容器中で行ってもよい。   The gas is removed from the mixture by freezing and thawing and vacuuming twice or three times (step 52). The step of removing the gas is to ensure that air trapped in the pores inside the ceramic is removed and replaced with the reaction solution. Next, an inert gas such as nitrogen or argon is blown over the reaction solution (step 53). In order to easily perform the operation of the freeze-thaw-evacuation cycle, the outlet provided with a valve for easily discharging the gas (and subsequent reaction) and discharging the inert gas. May be carried out in a reaction vessel in which is installed.

ついで、前記の重合を、前記の酵素及び使用された反応条件に依存する選定された時間について適当な温度に前記の反応混合物を保つことにより、前記の重合を進行させることができる。前記のリパーゼの商業的供給者は、しばしば前記の反応に使用される条件を推奨する。前記の特定の反応の効率を改善するこれの推奨及び実験に従ってもよい。前記の反応の最適化は、本技術分野では一般に知られたプラクティスである。   The polymerization can then proceed by maintaining the reaction mixture at an appropriate temperature for a selected time that depends on the enzyme and the reaction conditions used. Commercial suppliers of such lipases often recommend the conditions used for the reaction. This recommendation and experiment to improve the efficiency of the particular reaction may be followed. Such reaction optimization is a commonly known practice in the art.

いくらかの実験では、前記のPLLAの重合反応は、ラクチド及びリパーゼを使用して、100℃より高い温度(例えば130℃)で選定された時間(例えば168時間)継続することにより実施された。この高い温度では、このシステムは、前記の密閉された反応容器であるため加圧下にある。この高圧は、前記のセラミックスの前記の気孔へ反応溶液を押し込むのに役立つかもしれない。この反応条件下では、前記の酵素は長い時間安定ではないかもしれない。それのみならず、本発明者は、良好な重合をするための前記の高温条件を見出した。前記の実際のメカニズムが知られていないが、前記の重合のいくらか又はほとんどはこの反応条件下では酵素により触媒作用がなくして起こるかもしれないということが可能性としてある。例えば、前記のシステムにおける前記のリパーゼが前記の反応の開始時点において前記の反応を触媒するといことが可能性としてある。一旦、前記のラクチド分子が重合し始めると、各分子には、順にもう一つのラクチド分子と反応することができる遊離の水酸基が発生する。それゆえ、前記の重合反応は、リパーゼが高温で活性を消失した後でさえ、連鎖反応のように進行するかもしれない。   In some experiments, the PLLA polymerization reaction was carried out using lactide and lipase for a selected time (eg, 168 hours) at a temperature higher than 100 ° C. (eg, 130 ° C.). At this high temperature, the system is under pressure because it is the sealed reaction vessel. This high pressure may help to push the reaction solution into the pores of the ceramic. Under this reaction condition, the enzyme may not be stable for a long time. Not only that, the present inventor has found the above-mentioned high temperature conditions for good polymerization. While the actual mechanism is not known, it is possible that some or most of the polymerization may occur without catalysis by the enzyme under the reaction conditions. For example, the lipase in the system could catalyze the reaction at the start of the reaction. Once the lactide molecule begins to polymerize, each molecule generates a free hydroxyl group that can react with another lactide molecule in turn. Therefore, the polymerization reaction may proceed like a chain reaction even after the lipase loses activity at high temperature.

重合反応後、前記の過剰に形成されたPLLAは除去される(ステップ55)。ついで、前記のHAp-PLLAハイブリッドは、最終製品を提供するために研磨されてもよい(ステップ56)。図5に示された方法はあくまで例示であることを注記する。当業者ならば、本発明の範囲内においてこの手順の他の変法又は改良法が可能であることを認識するであろう。   After the polymerization reaction, the excessively formed PLLA is removed (step 55). The HAp-PLLA hybrid may then be polished to provide the final product (step 56). Note that the method shown in FIG. 5 is exemplary only. One skilled in the art will recognize that other variations or modifications of this procedure are possible within the scope of the present invention.

HApの中に含まれる生分解性ポリマー(例えば、ポリ-L-乳酸(PLLA))を有する前記の多孔性HApは、前記のHApセラミックス部分及び前記の生分解性材料(例えばPLLA)部分を含むハイブリッド材料である。図6及び図7に示すように、PLLAは前記のHApセラミックスの気孔を満たすので、前記の生じたハイブリッドの断面図は、多孔性の形態から緻密な構造に変化した。これらの図において、PHA(−)は、調製過程でカーボンビーズが加えられていないHApセラミックスを意味し、PHA(150)は、平均直径が150 mmのカーボンビーズが加えられたことを意味する。加えて、PLLA(x%)はPLLAの重合において使用されたリパーゼのx%(100%としてラクチドにおける乳酸の量に比例して)を意味する。   The porous HAp having a biodegradable polymer (eg, poly-L-lactic acid (PLLA)) contained in the HAp comprises the HAp ceramic portion and the biodegradable material (eg PLLA) portion. It is a hybrid material. As shown in FIGS. 6 and 7, PLLA fills the pores of the HAp ceramics, so that the cross-sectional view of the resulting hybrid changed from a porous form to a dense structure. In these figures, PHA (−) means HAp ceramics to which no carbon beads were added in the preparation process, and PHA (150) means that carbon beads having an average diameter of 150 mm were added. In addition, PLLA (x%) means x% of the lipase used in the polymerization of PLLA (as 100% proportional to the amount of lactic acid in lactide).

図6は、様々なセラミックス(PLLAを有しない)及びハイブリッド(PLLAを有しする)の走査電子顕微鏡(scanning EM)の写真を示す。図6の左のパネルに示したように、カーボンビーズを加えずに調製されたHApセラミックスであるPHA(−)は、小さな気孔(HApファイバーの絡み合わせから生ずる)のみを含む(図3も参照されたい。)。これに対して、HApファイバーにカーボンビーズ(直径150 mm)を加えて調製されたHApセラミックスであるPHA(150)は、大きな気孔(約100 mmのサイズ)及び小さい気孔(約数mmの直径)の両者を有する。   FIG. 6 shows scanning electron microscope (scanning EM) photographs of various ceramics (without PLLA) and hybrids (with PLLA). As shown in the left panel of FIG. 6, PHA (−), a HAp ceramic prepared without adding carbon beads, contains only small pores (resulting from entanglement of HAp fibers) (see also FIG. 3). I want to be.) In contrast, PHA (150), a HAp ceramic prepared by adding carbon beads (diameter 150 mm) to HAp fiber, has large pores (approximately 100 mm in size) and small pores (approximately several mm in diameter). Have both.

図6の右パネルに示すように、3%のリパーゼ(ラクチドにおける乳酸の量に比例して)を使用して気孔中に生分解性材料(すなわち、PLLA)を形成させた後に、PHA(-)/PLLA(3%)ハイブリッドは、前記の顕微鏡の写真の滑らかな断面で立証されるように大部分の気孔がPLLAにより満たされていることを示す。同様に、PHA(150)/PLLA(3%)ハイブリッドは大きな気孔を備えていないし(図6の右側のパネル)、そしてその断面積はほとんど滑らかであることから、前記の大きな気孔の内部にPLLAが効率的に形成されていることを示している。両ケースにおいて、完全に満たされていない、残りの小さい気孔があるのみである。   As shown in the right panel of FIG. 6, 3% lipase (proportional to the amount of lactic acid in lactide) was used to form biodegradable material (ie, PLLA) in the pores, followed by PHA (- ) / PLLA (3%) hybrids indicate that most of the pores are filled with PLLA, as evidenced by the smooth cross-section of the microscope photo. Similarly, the PHA (150) / PLLA (3%) hybrid does not have large pores (right panel in FIG. 6), and its cross-sectional area is almost smooth, so PLLA is inside the large pores. Indicates that it is formed efficiently. In both cases, there are only remaining small pores that are not completely filled.

図7は、前記のセラミックスの気孔におけるPLLAによる充填状態の定量結果を示すグラフを示す。前記のチャートから、カーボンビーズを添加せずに調製された前記のHApセラミックスは約38%の全気孔率であるのに対し、150 mmのカーボンビーズを添加して調製されたものは約70%の気孔率であることが明らかになった。前記の気孔中にPLLAの形成後、すべての前記のハイブリッド材料には、約5-7%の気孔が残存している。この結果から、前記の5-7%の残存する気孔は、それらが調製された方法に関係なくすべてのセラミックスに共通していることが示唆された。さらに、この結果から、PHA(150)セラミックスもまた5-7%の残存する気孔のみを有しているので、前記のPHA(150)セラミックスのすべての大きな気孔は完全にPLLAにより満たされていることが示唆される。図7に示された結果からも、前記の重合反応を1%又は3%リパーゼで実施したとしても大きな差異はないことが示唆される。   FIG. 7 is a graph showing the quantitative results of the filling state by PLLA in the ceramic pores. From the chart above, the HAp ceramics prepared without adding carbon beads has a total porosity of about 38%, whereas those prepared with 150 mm carbon beads added are about 70%. It became clear that the porosity was. After the formation of PLLA in the pores, approximately 5-7% of the pores remain in all the hybrid materials. This result suggested that the 5-7% remaining pores were common to all ceramics, regardless of the method by which they were prepared. Furthermore, the results show that PHA (150) ceramics also have only 5-7% residual pores, so that all the large pores of the PHA (150) ceramics are completely filled with PLLA. It is suggested. The results shown in FIG. 7 also suggest that there is no significant difference even if the polymerization reaction is carried out with 1% or 3% lipase.

小さな気孔を有するHApセラミックス又はHAp-PLLAハイブリッドに比べて、大きな気孔を有するHApセラミックス又はHAp-PLLAハイブリッドの機械的又は物理的な性状は、著しく変わったと期待される。図8に示すように、大きな気孔を有するHApの曲げ強さ及びヤング率は、大きな気孔を有しないものよりも非常に小さい。PLLA形成により、前記の曲げ強さ及びヤング率が、小さな気孔を有するHApセラミックス及び大きな気孔を有するHApセラミックスの両者で増加する。前記の重合を1%又は3%リパーゼで実施したとしても大きな差異はないようである。   Compared to HAp ceramics or HAp-PLLA hybrids with small pores, the mechanical or physical properties of HAp ceramics or HAp-PLLA hybrids with large pores are expected to have changed significantly. As shown in FIG. 8, the bending strength and Young's modulus of HAp with large pores are much smaller than those without large pores. Due to the formation of PLLA, the bending strength and Young's modulus increase in both HAp ceramics with small pores and HAp ceramics with large pores. Even if the polymerization is carried out with 1% or 3% lipase, there appears to be no significant difference.

図8に示された結果により、PLLA形成により大きな気孔を有するHApセラミックスの曲げ強さ及びヤング率が改善され、それらを前記の生体骨の物理的な性状に非常に近づけることができることが明らかに示された。本発明者らは、HApセラミックスにおける大きな気孔が、前記のセラミックスの内部における骨成長を誘発するために重要であることを見出した(図9に関する説明を参照されたい。)。しかしながら、HApセラミックスに大きな気孔が存在することにより、前記の大きな気孔を有しないHApセラミックスに比べて、前記のHApセラミックスの物理的な強度が著しく低下する。それゆえ、PLLA導入形成は、前記のHApセラミックス材料の有用性を改善する実用的なアプローチである。   From the results shown in FIG. 8, it is clear that the bending strength and Young's modulus of HAp ceramics with large pores are improved by PLLA formation, and they can be made very close to the physical properties of the above-mentioned living bone Indicated. The inventors have found that the large pores in the HAp ceramics are important for inducing bone growth inside the ceramics (see description for FIG. 9). However, due to the presence of large pores in the HAp ceramics, the physical strength of the HAp ceramics is significantly reduced as compared with the HAp ceramics that do not have the large pores. Therefore, PLLA introduction formation is a practical approach to improve the usefulness of the HAp ceramic material.

本発明の態様に従う大きな気孔を有するHAp-PLLAハイブリッドの曲げ強さ及びヤング率が低いことは、小さな気孔を有するHApに比べて、これらの材料をより順応性のあるものにしている。これらの大きな気孔を有するHAp-PLLAハイブリッド材料の用途としては、新たな骨の形成が望まれる用途が考えられる。それゆえ、これらの材料の低い物理的強度は一時的な効果を示すのみであろう。新たな骨の成長が一旦成し遂げられると、機械特性におけるこの相違は消失するであろう。さらに重要なことには、大きな気孔を有する前記のハイブリッドは、前記の相互接続された大きな気孔の内部における骨細胞(例えば、骨芽細胞)の内部成長を促進することができる。それゆえ、大きな気孔を有する前記のHAp-PLLAハイブリッドは、新たな骨形成が要求される状況へ適用されるであろう。   The low flexural strength and Young's modulus of HAp-PLLA hybrids with large pores according to embodiments of the present invention make these materials more compliant than HAp with small pores. As an application of the HAp-PLLA hybrid material having these large pores, an application in which new bone formation is desired can be considered. Therefore, the low physical strength of these materials will only show a temporary effect. This new difference in mechanical properties will disappear once new bone growth is achieved. More importantly, the hybrid with large pores can promote the ingrowth of bone cells (eg, osteoblasts) within the interconnected large pores. Therefore, the HAp-PLLA hybrid with large pores will be applied to situations where new bone formation is required.

図8に示すように、すべてのケース(大きな気孔を有するHApセラミックス又は小さな気孔を有するHApセラミックス)において、PLLAを導入すると、前記のセラミックス材料の機械的な強度(例えば、曲げ強さ及びヤング率)が、二つ以上の要因により増加する。これらの結果は、HApセラミックス材料の機械特性を変化させるために生分解性材料を使用するというコンセプトを実証する。さらに、これら結果から、気孔のサイズ及び/又はバイオポリマー形成の程度を制御することにより、性状の望ましい結合を成し遂げることができる。例えば、前記の生体骨の物理的性状に前記のHAp-PLLAハイブリッド材料の機械特性を保ちながら、例えば、より小さいカーボンビーズ(例えば、20、50又は100mmの直径)を使用して骨の進入に十分な大きさである、より小さい気孔を有する多孔性セラミックスを調製してもよい。   As shown in FIG. 8, in all cases (HAp ceramics having large pores or HAp ceramics having small pores), when PLLA is introduced, the mechanical strength of the ceramic materials (for example, bending strength and Young's modulus) ) Increases due to two or more factors. These results demonstrate the concept of using biodegradable materials to change the mechanical properties of HAp ceramic materials. Furthermore, from these results, desirable binding of properties can be achieved by controlling the size of the pores and / or the extent of biopolymer formation. For example, while maintaining the mechanical properties of the HAp-PLLA hybrid material in the physical properties of the living bone, for example, using smaller carbon beads (eg, 20, 50 or 100 mm diameter) to enter the bone Porous ceramics with smaller pores that are sufficiently large may be prepared.

前記のHAp-PLLAハイブリッド材料は、HApの望ましい生体適合性及びPLLAの生分解性を取り入れている。これらの材料は、in vivoで使用した場合に非常に高い生体適合性を有することが期待され、そして生分解性PLLAは、例えば骨芽細胞のような骨細胞の進出に取って変られるようにすると期待されている。それゆえ、これらの材料は、前記のハイブリッド材料の気孔中に新たな骨組織の形成を助成すると期待されている。   The HAp-PLLA hybrid material described above incorporates the desirable biocompatibility of HAp and biodegradability of PLLA. These materials are expected to have very high biocompatibility when used in vivo, and the biodegradable PLLA can be altered by the advancement of bone cells such as osteoblasts That is expected. Therefore, these materials are expected to assist in the formation of new bone tissue in the pores of the hybrid material.

本発明のHAp-PLLAハイブリッド材料の生体適合性及び有用性を試験するために、マウスの頭骨から誘導され、かつ骨芽細胞様の細胞としてその特性がよく解明されているMC3T3-E1細胞とともに、これらの材料をインキュベートした。5% CO2雰囲気下37℃で胎児の子牛の漿液を10%含むa-MEM培養液中で前記のインキュベーションを行った。手短に言えば、前記のハイブリッド材料の一片(直径が約15.5 mmであり、厚さが1-1.5 mmである。)を3.0×104個のMC3T3-E1細胞と共にインキュベートし、数日に亘りモニターした。前記の材料を所定の時間に取り出し、scanning EMにより経時的な前記の細胞の成長及び接合を観察した。 In order to test the biocompatibility and usefulness of the HAp-PLLA hybrid material of the present invention, together with MC3T3-E1 cells derived from mouse skulls and well characterized as osteoblast-like cells, These materials were incubated. The incubation was carried out in a-MEM culture medium containing 10% fetal calf serum at 37 ° C. in a 5% CO 2 atmosphere. Briefly, a piece of the hybrid material (about 15.5 mm in diameter and 1-1.5 mm in thickness) is incubated with 3.0 × 10 4 MC3T3-E1 cells for several days. Monitored. The material was removed at a predetermined time, and the cell growth and attachment over time were observed by scanning EM.

図9に示すように、本発明の態様に従うHAp-PLLAハイブリッド材料は、その表面に細胞の成長を実によく誘発することができる。7日間経過時に細胞は、これらの材料上でよく増殖している。このSEM観察からは、明確に見出すことはできなかったが、PLLAが一部溶解し、その結果、形成された空間内に細胞が移動しながら、増殖しているものと思われる。これらの結果は本発明のHAp-PLLAハイブリッド材料が前記の細胞に対して無毒性であることを示し、さらにこれらは骨芽細胞様細胞の成長を助長することが見出された。それゆえ、本発明のHAp-PLLAハイブリッド材料は、骨の修復及び置換に有用であろう。   As shown in FIG. 9, the HAp-PLLA hybrid material according to the embodiment of the present invention can induce cell growth on its surface very well. At 7 days, the cells are proliferating well on these materials. From this SEM observation, although it could not be clearly found, it seems that PLLA is partially dissolved, and as a result, cells are proliferating while moving into the formed space. These results indicate that the HAp-PLLA hybrid materials of the present invention are non-toxic to the cells described above, and that they have been found to promote the growth of osteoblast-like cells. Therefore, the HAp-PLLA hybrid material of the present invention would be useful for bone repair and replacement.

骨の修復及び置換におけるこれらの材料の有用性をさらにin vivoで試験するために、これらの多孔性セラミックスをウサギの頸骨に埋設した。これらの実験において、三匹のウサギの各々が、市販されているセラミックスであるApaceram(登録商標)(Pentax Corp. Japanより入手。)と本発明の多孔性セラミックスとを比較するように使用された。Apaceram(登録商標)は、生体適合性ハイドロキシアパタイトである。   To further test the usefulness of these materials in bone repair and replacement in vivo, these porous ceramics were embedded in rabbit tibia. In these experiments, each of the three rabbits was used to compare the commercially available ceramic Apaceram® (obtained from Pentax Corp. Japan) with the porous ceramic of the present invention. . Apaceram® is a biocompatible hydroxyapatite.

埋設後4週間経過時の結果である図10(A)(Apaceram(登録商標))及び図10(B)(150 mmのカーボンビーズであるPHA(150)により調製された本発明の二極化した多孔質構造をもつHApセラミックス)に示されているように、トルイジンによるダークブルー染色に立証されるように、両セラミックスとも新たな骨の形成の兆候を示している。
図10(C)(Apaceram(登録商標))及び図10(D)(本発明の二方式の多孔性のHAp)は24週間経過時の結果である。
これらの結果から、骨形成の促進性、すなわち本発明の二極化した多孔質構造をもつHApの大きな気孔中における新たな骨の形成を促進する性質において、本発明の二極化した多孔質構造をもつHApは、既存の市販されている生体適合性セラミックス(Apaceram(登録商標))に比べて同等か又は優れていることが示されている。
FIG. 10 (A) (Apaceram®) and FIG. 10 (B) (150 mm carbon beads, PHA (150), which are the results after 4 weeks from embedment. As shown by dark blue staining with toluidine, both ceramics show signs of new bone formation, as shown in HAp ceramics with a porous structure.
FIG. 10 (C) (Apaceram (registered trademark)) and FIG. 10 (D) (bimodal porous HAp of the present invention) are the results after 24 weeks.
From these results, in the property of promoting bone formation, that is, the property of promoting the formation of new bone in the large pores of HAp having the bipolar porous structure of the present invention, HAp with a structure has been shown to be equivalent or superior to existing commercially available biocompatible ceramics (Apaceram®).

本発明の二極化した多孔質構造をもつHApの優れている性質は、前記のセラミックスの内部における骨細胞の成長をより促進するであろう、前記の大きな気孔が相互に連結しているという事実におそらく起因している。同時に、前記のより小さい気孔が、前記の細胞への栄養素の放出を促進するかもしれない。   The excellent properties of HAp with a bipolar porous structure of the present invention is that the large pores are interconnected, which will further promote the growth of bone cells inside the ceramic. Probably due to the fact. At the same time, the smaller pores may facilitate the release of nutrients to the cells.

本発明の態様の利点は、以下の点の1つ以上を含んでもよい。本発明のHApセラミックスの二極化した多孔質構造は、相互接続されたチャンネルを形成する大きな気孔を含む。これらの内部で連結されているチャンネルはそのチャンネルの中のバイオポリマーの形成を促進する。より重要なことは、これらの相互接続されたチャンネルは、これらのセラミックスの内部における骨の成長を助成する。HApセラミックスにおける大きな気孔が存在することにより、これらの材料の物理的な性状が著しく変化する。しかしながら、これらの多孔性HApセラミックス材料の内部にPLLAポリマー(又は他の生分解性ポリマー)を形成することにより、前記の多孔性HApセラミックス材料の物理的な性状が非常に改善され、生体骨により類似した機械特性を有するこれらの材料を与える。それゆえ、これらのハイブリッド材料を骨の修復又は置換に使用した場合、それらは、その接合面に多くのストレスを誘発しないであろう。In vivoにおける研究から、これらのHAp-PLLAハイブリッド材料は、前記の細胞に対して無毒性であり、そして骨細胞(例えば、骨芽細胞)の成長を実際に促すことが示された。   Advantages of aspects of the invention may include one or more of the following points. The bipolar porous structure of the HAp ceramic of the present invention includes large pores that form interconnected channels. These internally connected channels promote the formation of biopolymers within the channels. More importantly, these interconnected channels aid bone growth inside these ceramics. The presence of large pores in HAp ceramics significantly changes the physical properties of these materials. However, by forming PLLA polymer (or other biodegradable polymer) inside these porous HAp ceramic materials, the physical properties of the porous HAp ceramic materials are greatly improved, These materials are given with similar mechanical properties. Therefore, when these hybrid materials are used for bone repair or replacement, they will not induce much stress on their interface. In vivo studies have shown that these HAp-PLLA hybrid materials are non-toxic to the cells and actually promote the growth of bone cells (eg, osteoblasts).

本発明は、限られた数の態様に関して記載されたが、本明細書における開示の利益を享受する当業者は、本明細書に開示された本発明の範囲から逸脱することなく他の態様を案出できることを認識するであろう。したがって、本発明の範囲は、添付された特許請求の範囲によってのみ限定されるべきである。   Although the present invention has been described with respect to a limited number of embodiments, those skilled in the art who have the benefit of the disclosure herein will recognize other embodiments without departing from the scope of the invention disclosed herein. You will recognize that you can devise. Accordingly, the scope of the invention should be limited only by the attached claims.

Claims (19)

ハイドロキシアパタイトセラミックスハイブリッド材料であって、
その中に気孔を有するハイドロキシアパタイト構造及び
前記ハイドロキシアパタイトセラミックス材料の前記気孔中に含まれる生分解性ポリマーを含む、ハイドロキシアパタイトセラミックスハイブリッド材料。
Hydroxyapatite ceramic hybrid material,
A hydroxyapatite ceramic hybrid material comprising a hydroxyapatite structure having pores therein and a biodegradable polymer contained in the pores of the hydroxyapatite ceramic material.
前記生分解性ポリマーがポリL-乳酸ポリマーである、請求項1に記載のハイドロキシアパタイトセラミックスハイブリッド材料。   2. The hydroxyapatite ceramic hybrid material according to claim 1, wherein the biodegradable polymer is a poly L-lactic acid polymer. 前記生分解性ポリマーがポリグリコール酸ポリマーである、請求項1に記載のハイドロキシアパタイトセラミックスハイブリッド材料。   2. The hydroxyapatite ceramic hybrid material according to claim 1, wherein the biodegradable polymer is a polyglycolic acid polymer. 前記生分解性ポリマーがL-乳酸及びポリグリコール酸を含む混合ポリマーである、請求項1に記載のハイドロキシアパタイトセラミックスハイブリッド材料。   2. The hydroxyapatite ceramic hybrid material according to claim 1, wherein the biodegradable polymer is a mixed polymer containing L-lactic acid and polyglycolic acid. 前記気孔が、一方が10 mm以上の平均サイズを有する二種類の気孔サイズ分布を含む、請求項1に記載のハイドロキシアパタイトセラミックスハイブリッド材料。   2. The hydroxyapatite ceramic hybrid material according to claim 1, wherein the pores include two kinds of pore size distributions, one of which has an average size of 10 mm or more. 前記気孔が、前記ハイドロキシアパタイトセラミックス構造の体積として40-70%を占める、請求項1に記載のハイドロキシアパタイトセラミックスハイブリッド材料。   2. The hydroxyapatite ceramic hybrid material according to claim 1, wherein the pores occupy 40-70% as a volume of the hydroxyapatite ceramic structure. ハイドロキシアパタイトセラミックス−ポリマーハイブリッド材料を調製する方法であって、
10 mm以上の平均気孔直径を有する気孔を含む多孔性ハイドロキシアパタイトセラミックスを調製するステップ、及び
前記ハイドロキシアパタイトセラミックスの気孔中に生分解性ポリマーを形成するステップを含む、方法。
A method for preparing a hydroxyapatite ceramics-polymer hybrid material comprising:
Preparing a porous hydroxyapatite ceramic comprising pores having an average pore diameter of 10 mm or greater, and forming a biodegradable polymer in the pores of said hydroxyapatite ceramic.
前記多孔性ハイドロキシアパタイトセラミックスが、一つのグループが5 mm以下の平均気孔サイズであり、そして他のグループが10 mm以上の平均気孔サイズである、二つのグループの気孔を含む、請求項7に記載の方法。   8. The porous hydroxyapatite ceramic comprises two groups of pores, one group having an average pore size of 5 mm or less and the other group having an average pore size of 10 mm or more. the method of. 前記生分解性ポリマーがポリL-乳酸ポリマーである、請求項7に記載の方法。   The method of claim 7, wherein the biodegradable polymer is a poly L-lactic acid polymer. 前記生分解性ポリマーがポリグリコール酸ポリマーである、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the biodegradable polymer is a polyglycolic acid polymer. 前記生分解性ポリマーがL-乳酸及びポリグリコール酸を含む混合ポリマーである、請求項7に記載の方法。   The method of claim 7, wherein the biodegradable polymer is a mixed polymer comprising L-lactic acid and polyglycolic acid. 前記生分解性ポリマーを形成するステップにリパーゼを使用する、請求項7に記載の方法。   8. The method of claim 7, wherein a lipase is used in the step of forming the biodegradable polymer. 前記多孔性ハイドロキシアパタイトセラミックスを
選択された溶媒中でハイドロキシアパタイトファイバー及び熱分解性粒子を含むスラリーを調製するステップ、
前記スラリーを濾過して、ペーストを得るステップ、
前記ペーストを使用して成形された塊を調製するステップ、
前記成型された塊を圧縮して生成形体を調製するステップ、及び
選択された継続期間約1000℃より高い温度で前記生成形体を加熱するステップにより調製する、請求項7記載の方法。
Preparing a slurry comprising hydroxyapatite fibers and thermally decomposable particles in a solvent selected from the porous hydroxyapatite ceramics;
Filtering the slurry to obtain a paste;
Preparing a shaped mass using the paste;
8. The method of claim 7, wherein the forming is prepared by compressing the shaped mass to prepare a generated form and heating the generated form at a temperature greater than about 1000 ° C. for a selected duration.
前記熱分解性粒子がカーボンビーズである、請求項13記載の方法。   14. The method according to claim 13, wherein the thermally decomposable particles are carbon beads. 前記スラリーを濾過するステップ及び前記成形された塊を調製するステップを、型の底にフィルターが設置された型により濾過することにより単一のステップで実施する、請求項13記載の方法。   14. The method of claim 13, wherein filtering the slurry and preparing the shaped mass is performed in a single step by filtering through a mold with a filter at the bottom of the mold. 前記加熱が約1300℃で実施される、請求項13記載の方法。   14. The method of claim 13, wherein the heating is performed at about 1300 ° C. 前記スラリーが前記ハイドロキシアパタイトファイバー及び前記熱分解性粒子を分散させるのを助成する寒天をさらに含む、請求項13記載の方法。   14. The method of claim 13, wherein the slurry further comprises agar that aids in dispersing the hydroxyapatite fibers and the thermally decomposable particles. 前記加熱が蒸気の存在下で実施される、請求項13記載の方法。   14. The method of claim 13, wherein the heating is performed in the presence of steam. 前記カーボンビーズが約150 mmの平均直径を有する、請求項13記載の方法。   The method of claim 13, wherein the carbon beads have an average diameter of about 150 mm.
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